PDF, 2,54 MB - Fachhochschule Düsseldorf

Mechanik - Streichholzschachtel und Schlüsselbund
Material
Ein leichter und ein schwerer Gegenstand (z.B. eine Streichholzschachtel und ein
Schlüsselbund), ein Stab (z.B. ein langer Stift, ein Rohr, ein Kochlöffel etc.), Faden von ca.
1 m Länge
Durchführung
Als Erstes bindet man die beiden Gegenstände an den Enden des Fadens gut fest. Dann
hält man die Stange in Augenhöhe waagrecht vor sich und legt den Faden darüber. Dabei
hält man den leichteren Gegenstand mit der zweiten Hand fest und zieht den schwereren
Gegenstand bis knapp unter den Stab hoch. Der leichte Gegenstand sollte ganz flach
gehalten werden, so wie man es auf dem Bild sieht. Dabei muss man allerdings darauf
achten, dass besonders leichte Gegenstände nie über den Stab gehalten werden sollten.
Nun lässt man den leichteren Gegenstand einfach los und schaut was passiert.
Beobachtung
Viele würden meinen, dass der schwere Gegenstand nach unten fällt und auch den leichten
mitzieht und beide auf den Boden knallen. Der schwere Gegenstand fällt zwar zu Boden,
aber der leichtere wickelt den Faden um den Stab und das Ganze kommt zum Stehen.
Erklärung
Der leichte Gegenstand funktioniert vorerst wie ein Pendel. Wäre der Faden einfach am
Stab befestigt, würde der Gegenstand einfach hin und her schwingen, dabei würde er
annähernd dieselbe Höhe wieder erreichen. Die Geschwindigkeit, mit der er schwingt,
hängt jedoch von der Länge des Fadens ab. Die Länge wird jedoch durch den Fall des
schweren Gegenstands verkürzt, sodass die Zündholzschachtel schneller zu schwingen
beginnt. Das heißt, der Faden, an dem der leichte Gegenstand pendelt, wird immer kürzer
und in der Folge auch immer schneller. Deshalb gewinnt er ebenfalls an Höhe. Er fliegt
über den Stab hinüber bis auf die andere Seite, wo er nun wieder Schwung holt und wieder
schwingt. Der Vorgang wiederholt sich so lange, bis die Kraft mit der der schwerere Körper
am Faden zieht nicht mehr ausreicht, um den anderen Gegenstand weiter zu ziehen.
Anke Verena Gradwohl, Physikalische Freihandexperimente zur Punktmechanik, Diplomarbeit an der
Naturwissenschaftlichen Fakultät, Karl-Franzens-Universität Graz, Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Gernot
Pottlacher, Institut für Experimentalphysik, Karl-Franzens-Universität Graz, 2005.
http://portal.tugraz.at/portal/page/portal/Files/i5110/files/Forschung/Thermophysik/DA-Anke_Gradwohl.pdf
FH Düsseldorf 2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik/
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